農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)課件

第二章

第三節(jié)

生物群落

農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)生物群落是生態(tài)系統(tǒng)中比生物個(gè)體和生物種群更高一級(jí)的組織水平層次。影響到生態(tài)系統(tǒng)中能量轉(zhuǎn)化、物質(zhì)循環(huán)的方向、速度和效率的高低，最終影響到生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力及其穩(wěn)定性。農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)本節(jié)內(nèi)容1.群落的概念；2.群落的基本特征；3.群落的結(jié)構(gòu)；4.群落的演替；5.協(xié)同進(jìn)化農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)一、群落的概念生物群落(bioticcommunity)是指生存于特定區(qū)域或生境內(nèi)的各種生物種群的集合體。即群落是由不同種類的生物組成的生物復(fù)合體。常把群落按物種分為植物群落、動(dòng)物群落、微生物群落。群落生態(tài)主要研究群落的結(jié)構(gòu)、動(dòng)態(tài)變化、內(nèi)部關(guān)系及其分類分布規(guī)律等。農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)主要群落類型1.森林。包括熱帶雨林，亞熱帶常綠闊葉林，溫帶落葉闊葉林，北極泰加群落（針葉林、山地森林）2.草原。包括熱帶草原、溫帶草原、凍原。3.荒漠4.其他群落農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)（1）緯度地帶性（溫度梯度）從南到北：熱帶雨林——季雨林——常綠闊葉林——落葉闊葉林——針葉林——草原——荒漠農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)2.經(jīng)度地帶性（水分梯度）由東到西：濕潤(rùn)森林——半干旱草原——干旱荒漠農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)3.垂直地帶性（海拔高度）農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)群落生態(tài)熱帶雨林農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)溫帶落葉闊葉林群落生態(tài)農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)群落生態(tài)針葉林農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)熱帶草原群落生態(tài)農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)群落生態(tài)溫帶草原農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)群落生態(tài)凍原農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)荒漠群落生態(tài)代表植物農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)農(nóng)田群落農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)山區(qū)群落農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)徑流水群落農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)二、群落的基本特征各種植物、動(dòng)物、微生物群居在一起，在生物和生物之間就發(fā)生了復(fù)雜的相互關(guān)系。這種相互關(guān)系包括生存空間，各種生物對(duì)光能的利用，對(duì)土壤水分和礦質(zhì)養(yǎng)料的利用，代謝產(chǎn)物的彼此影響以及彼此間附生、寄生和共生的關(guān)系等等。另一方面，群居在一起的生物在受環(huán)境影響的同時(shí)，又作為一個(gè)整體影響于一定范圍的環(huán)境。一個(gè)生物群落具有下列基本特征：農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)群落的基本特征：1．具有一定的種類組成；

2．具有一定的結(jié)構(gòu)；3．具有一定的動(dòng)態(tài)特征；4．不同物種之間存在相互影響；5．具有一定的分布范圍；6．形成一定的群落環(huán)境；7.具有特定的群落邊界特征。農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)群落的種類組成生物群落的組成指組成群落的生物種類，以及它們?cè)谌郝渲械牡匚慌c作用。種類組成是決定群落性質(zhì)最重要的因素，也是鑒別不同群落種類的基本特征。農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)生態(tài)優(yōu)勢(shì)種在一個(gè)群落中存在著成百成千的生物體，常常只有比較少數(shù)的幾個(gè)種或類群以它們的數(shù)量多、生產(chǎn)力高、影響大。對(duì)群落的結(jié)構(gòu)和環(huán)境的形成有明顯控制作用的物種稱為生態(tài)優(yōu)勢(shì)種（dominantspecies）。生態(tài)優(yōu)勢(shì)種通?？勺鳛槿郝涞拿罁?jù)。

農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)三、群落的結(jié)構(gòu)

組成群落的生物種群在群落中所處的位置和存在的狀態(tài)稱為群落結(jié)構(gòu)。群落結(jié)構(gòu)包括：垂直結(jié)構(gòu)；水平結(jié)構(gòu)；時(shí)間結(jié)構(gòu)。農(nóng)業(yè)生物群落合理的空間與時(shí)間結(jié)構(gòu)是高產(chǎn)高效農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)1．群落的垂直結(jié)構(gòu)群落中生物按高度或深度的垂直配置，即形成了群落的成層現(xiàn)象，保證了群落中各物種在單位空間中更充分利用環(huán)境資源。

成層現(xiàn)象，從陸生植物群落來(lái)說，包括地上部分和地下部分。決定地上部分分層的環(huán)境因素，主要是光照、溫度和濕度條件；而決定地下分層的主要因素，是土壤的物理和化學(xué)性質(zhì)，特別是水分和養(yǎng)分。成層現(xiàn)象是植物群落與環(huán)境條件間相互關(guān)系的一種特殊形式。

農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)典型森林的分層比較明顯：1.地下層；2.林底層；3.草本層；4.灌木層；5.喬木層。農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)

盡管動(dòng)物的活動(dòng)性較大，其分層現(xiàn)象也很普遍。動(dòng)物之所以分層，主要是由于群落的不同層次提供不同的食物，其次也與不同層次的微氣候條件有關(guān)。

群落垂直方向?qū)拥姆只饕Q與植物的生活型。生活型決定了該種處于地面以上不同的高度和地面以下不同的深度。農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)稻田昆蟲群落結(jié)構(gòu)上層：光照強(qiáng)、通風(fēng)好、葉片茂密濃綠，主要是稻苞蟲、稻縱卷葉螟等食葉性害蟲棲居和危害；中下層：光照較弱，濕度較大，為水稻的莖稈層，主要是飛虱、葉蟬及螟蟲棲居和危害；地下層：淹水條件，主要是食根性害蟲(稻根葉甲幼蟲)等危害。農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)農(nóng)田生物群落，也因作物的種類、栽培條件的差異，形成不同的層次結(jié)構(gòu)。農(nóng)業(yè)生物的垂直結(jié)構(gòu)有多種形式。合理的垂直結(jié)構(gòu)能更充分的利用資源，對(duì)不良環(huán)境有較強(qiáng)的抵抗性。間種套作是組建陸地農(nóng)業(yè)生物垂直結(jié)構(gòu)的主要形式。在配置農(nóng)業(yè)生物垂直結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)注意到同一生境中各種生物個(gè)體間可能存在的各種相互關(guān)系和由此產(chǎn)生的各種群落總效應(yīng)。

農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)2．群落的水平結(jié)構(gòu)群落內(nèi)由于環(huán)境因素在不同地點(diǎn)上的不均勻性和生物本身特性的差異，而在水平方向上分化形成不同的生物小型組合，稱為群落的水平結(jié)構(gòu)。

群落中的生物的分布通常是不均勻的。規(guī)則性在自然群落中是罕見的，物種的組成和個(gè)體數(shù)量的多少往往出現(xiàn)明顯的片狀分布或斑塊狀鑲嵌。

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造成群落不同水平分布型的原因，主要是群落所處地段的環(huán)境因子分布的不均勻、物種的生殖特點(diǎn)、種間相互關(guān)系作用及種的分工合作程度等。群落中的每一物種都有自己的種群分布形式，這些分布形式又以錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系與環(huán)境和其它物種的分布形式相關(guān)聯(lián)，從而形成了群落的水平分布格局。

農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)（1）在不同的生境中因地制宜選擇合適的物種，宜農(nóng)則農(nóng)，宜林則林，宜牧則牧。（2）在同一生境中配置最佳的種植密度和飼養(yǎng)量，并通過飼養(yǎng)、栽培手段控制密度的發(fā)展。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的農(nóng)、林、牧、漁以及各業(yè)內(nèi)部的面積比例及其格局是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的水平結(jié)構(gòu)?？刂妻r(nóng)業(yè)生物群落的水平結(jié)構(gòu)有兩種基本方式：農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)3．群落的時(shí)間結(jié)構(gòu)

環(huán)境因素都有周期性的變化，因而，生物群落結(jié)構(gòu)亦顯示出相應(yīng)的時(shí)間序列。由自然環(huán)境因素的時(shí)間節(jié)律所引起群落各物種在時(shí)間結(jié)構(gòu)上相應(yīng)的周期變化稱為群落的時(shí)間結(jié)構(gòu)。周期性是群落適應(yīng)環(huán)境的一種必然的表現(xiàn)形式。隨著環(huán)境條件日、月、年周期的變化，群落結(jié)構(gòu)顯示出相應(yīng)的時(shí)間序列及不同的外貌表現(xiàn)，故也常常地把群落的時(shí)間結(jié)構(gòu)稱為時(shí)相或季相。農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，通過人為的栽培、飼養(yǎng)技術(shù)，調(diào)節(jié)作物畜禽的組合匹配使其機(jī)能節(jié)律與環(huán)境因素的變化節(jié)律最大限度地吻合和協(xié)調(diào)，是生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)者與管理者所必需的，調(diào)節(jié)農(nóng)業(yè)生物群落時(shí)間結(jié)構(gòu)的主要方式是復(fù)種、套種、輪作和輪養(yǎng)、套養(yǎng)。農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)群落結(jié)構(gòu)小結(jié)：1、水平鑲嵌性；2、垂直成層性；3、時(shí)間演替性。農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)4、群落的交錯(cuò)區(qū)(ecotone)與邊緣效應(yīng)(edgeeffect)群落的交錯(cuò)區(qū)：兩個(gè)或多個(gè)群落或生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡區(qū)域。邊緣效應(yīng)：群落交錯(cuò)區(qū)中不但增大了物種的多樣性與種群密度，而且增大了某些種的活動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)力的現(xiàn)象。農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)利用邊緣效應(yīng)：1.增加森林和草原的交接帶，以保護(hù)和增殖野生動(dòng)物；2.充分利用水陸交接處的邊緣效應(yīng)發(fā)展灘涂養(yǎng)殖，生產(chǎn)海帶類和魚蝦養(yǎng)殖；3.利用城鎮(zhèn)和農(nóng)村交接處發(fā)展生產(chǎn)集約化程度高的城郊型農(nóng)業(yè)。農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)四、群落的演替

（一）群落演替的概念

生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的生物群落隨著時(shí)間的推移，一些物種消失，另一些物種侵入，出現(xiàn)了生物群落及其環(huán)境向著一定方向，有順序的發(fā)展變化過程，稱為生物群落演替(communitysuccession)。

群落不是一個(gè)靜止不變的實(shí)體，而是一個(gè)有著能流、物流和結(jié)構(gòu)變化的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。它通過生物與環(huán)境的相互作用，進(jìn)行著能量與物質(zhì)的不斷代謝，使其本身的面貌不斷變化，并遵循一定的規(guī)律。農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)群落演替圖裸底階段浮葉根生植物階段挺水植物和沼澤植物階段沉水植物階段群落生態(tài)農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)群落生態(tài)裸底階段沉水植物階段浮葉根生植物階段挺水植物和沼澤植物階段群落演替示例農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)（二）群落演替的主要原因

群落演替是群落內(nèi)部關(guān)系與外界環(huán)境中各種生態(tài)因子綜合作用的結(jié)果。生物群落演替的主要原因可歸納為外因演替和內(nèi)因演替二種類型：農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)

由于外部環(huán)境的改變所引起的生物群落演替，叫外因演替。又可細(xì)分為：（1）氣候性外因演替。（2）土壤性外因演替。（3）生物性外因演替。（4）人為演替。1．外因演替農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)2．內(nèi)因演替

在生物群落里，群落成員改變著群落內(nèi)部環(huán)境，改變了的內(nèi)部環(huán)境反過來(lái)又改變著群落成員。這種循環(huán)往復(fù)的進(jìn)程所引起的生物群落演替，稱為內(nèi)因演替。同時(shí)，在一個(gè)生物群落內(nèi)，由于各群落成員之間的矛盾，即使群落的外部、內(nèi)部環(huán)境沒有顯著的改變，群落仍進(jìn)行著演替，也稱為內(nèi)因演替。

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內(nèi)因演替與外因演替是兩個(gè)相對(duì)的過程，一般情況下，二者同時(shí)存在，自然界有許多成熟的群落由于周期干旱、水災(zāi)等而重現(xiàn)周期性演替現(xiàn)象。每一類型的演替，除了受本類型的主導(dǎo)條件影響外，還在一定程度上受著其他類型的演替條件的影響。

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（三）原生演替

原生演替指的是從未有過任何生物的裸地上開始的演替。在裸露的巖石表面開始的原生演替稱旱生演替；從湖底或河底開始的原生演替稱水生演替。

農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)典型的旱生演替系列是：（1）地衣群落階段。（2）苔蘚群落階段。（3）草本群落階段。（4）木本群落階段。

1．旱生演替系列農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)典型的水生演替序列是：（1）自由漂浮植物階段。（2）沉水植物階段。（3）浮葉根生植物階段。（4）直立水生植物階段。（5）濕生草本植物階段。（6）木本植物階段。

2．水生演替系列農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)

次生演替是指在原有生物群落破壞后的地段上進(jìn)行的演替。次生演替的最初發(fā)生是外界因素的作用所引起的。外界因素除自然災(zāi)害以外，最主要和最大規(guī)模的是人為的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)。對(duì)于次生演替的研究，具有很大的實(shí)際意義，在我們利用和改造生物群落的工作中，所涉及到的絕大部分都是次生演替問題。

（四）次生演替農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)頂極群落演替中群落結(jié)構(gòu)變化開始較快，隨著演替的進(jìn)行，變化速度慢而趨于穩(wěn)定。群落演替系列最后達(dá)到穩(wěn)定階段，稱為頂極(climax)。演替最終形成的穩(wěn)定群落，叫做頂極群落(climaxcommunity)。農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)演替的頂級(jí)學(xué)說（1）單元頂級(jí)理論

(monoclimaxtheory)以美國(guó)的F.E.Clements為代表，認(rèn)為在一定區(qū)域，演替最終會(huì)形成與當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境協(xié)調(diào)的同一種頂級(jí)群落——?dú)夂蝽敿?jí)（climaticclimax)。(2)多元頂級(jí)理論

(polyclimaxtheory)以英國(guó)的A.G.Tansley為代表，認(rèn)為在一個(gè)氣候區(qū)域內(nèi)，群落演替除了有氣候頂級(jí)外，還有土壤頂級(jí)（edaphicclimax)、地形頂級(jí)(topographicclimax)、火燒頂級(jí)(fireclimax)等。農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)（3）頂極型理論指出：一個(gè)自然群落對(duì)諸多因素（如氣候、土壤、生物因素、風(fēng)、火等）的整個(gè)格局發(fā)生適應(yīng)。頂極型理論強(qiáng)調(diào)各個(gè)頂極群落類型的連續(xù)性，這些頂極群落類型沿著環(huán)境梯度是逐漸變化，難以明確把各個(gè)頂極群落類型劃分開來(lái)。農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)（三）利用群落演替原理建造農(nóng)業(yè)群落仿自然演替對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行人工調(diào)控（1）建立木本農(nóng)業(yè):包括有多年生木本植物在內(nèi)的農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)。（2）仿建頂級(jí)群落:仿自然頂極群落結(jié)構(gòu)建造喬、灌、草相結(jié)合的人工群落，可有效治理水土流失。（3）仿自然演替過程促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。早期重視先鋒植物的作用，環(huán)境改善后再安排農(nóng)業(yè)生物。農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)五、協(xié)同進(jìn)化（coevolution）定義：協(xié)同進(jìn)化是指在種間相互作用的影響下，不